生物質碳源標準首發(fā) 敲開行業(yè)準入之門
時間：2023-12-27
來源：中國水網
作者：余長鋏
2023年12月18日，環(huán)境領域三項產品類“領跑者”團體標準正式發(fā)布。其中，《質量分級與“領跑者”評價要求 生物質碳源藥劑》由江蘇金山新材料科技有限公司（以下簡稱“金山新材料”）主編，該標準也是首個生物質碳源藥劑相關標準規(guī)范。
投加碳源是提升污水處理反硝化速率和脫氮除磷效率的有效手段。生物質碳源藥劑是以農副產品及其衍生物，以及自然有機質為原料，通過一定專有的技術工藝（如破碎、萃取等）提取其中的小分子物質，并復配成無毒無害的碳源藥劑。
01必選之路：兼顧提質增效與低碳運營
事實上，在2017年提出城鎮(zhèn)污水處理廠提質增效的目標前，除了部分北方污水處理廠在冬季水溫低時有投加碳源促進微生物代謝的需求外，投加碳源并不是污水處理廠運行的必要環(huán)節(jié)。我國生活污水C/N比普遍較低，當污水處理排放標準提高，尤其是總氮排放要求大幅提高時，就需要通過外加碳源為反硝化過程提供電子供體和能量，提升生化處理單元的脫氮效果，這也是目前污水處理行業(yè)共識的唯一可實踐的技術手段。
雖然污水處理行業(yè)對我國總碳排放的貢獻僅有1%，但近十年來污水處理廠升級提標導致的污水處理能耗、藥耗增加，使其平均溫室氣體排放強度增長了約17%[1]，而碳源等藥劑投加產生的碳排放就占我國污水處理碳排放總量的14%[2]。據E20研究院不完全統計，每年乙酸鈉（污、廢水處理常用的化工碳源藥劑）的消耗超過了100萬噸。在“雙碳”的大背景下，城鎮(zhèn)污水處理廠的低碳運營成為管理優(yōu)化的重要方向，甚至有一些污水處理廠超前地提出了“零碳源添加”的口號�？上У氖�，以活性污泥法為主流的市政污水處理技術在短時間內幾乎不可能全部通過技術優(yōu)化達到這一目標。
據E20研究院不完全統計數據，城鎮(zhèn)污水處理廠目前投加的碳源95%是化工碳源藥劑，如乙酸鈉（約50%）、葡萄糖（約25%）、甲醇（約8%）等�；ぬ荚此巹┒鄶祦碜悦禾炕ゎI域，是化石資源加工的產品或副產品，這毋庸置疑將提高污水處理廠的綜合碳排放。另一方面，化工碳源藥劑大多不是針對市政污水行業(yè)開發(fā)的產品，其安全性能、污泥適應性能等存在一定問題，其儲存、運輸帶來的碳排放也不容小視。還有的化工碳源藥劑本身是�；罚缂状�、乙酸等，其儲存和使用均有嚴格要求。
綜上所述，在提質增效與低碳運營的雙重壓力下，留給城鎮(zhèn)污水處理廠的可行之路已非常狹窄。而生物質碳源藥劑，作為一種提取自農副產品、生物廢物等自然有機質的，專為污水處理反硝化工藝段研發(fā)的特種碳源，或可“魚與熊掌兼得”。
02突破痛點：生物質碳源質量評定有據可依
以金山新材料研發(fā)的新型生物質碳源藥劑產品“京山碳”為例，其在全國不同區(qū)域多座污水處理廠的實踐效果證明，“京山碳”在進水水質穩(wěn)定情況下產品單耗碳氮比性能優(yōu)勢突出，在水質變化波動情況下抗沖擊性優(yōu)勢突出，安全性與運輸、存儲、投加的便利性也明顯優(yōu)于化工碳源。
但性能的優(yōu)越并未使生物質碳源藥劑順利走出市場通途，究其原因，就不得不先介紹當前各大水務集團的采購模式。“集中采購+公開招標+供應商庫”是目前幾乎100%的大型水務集團針對碳源藥劑實行的采購模式。集團建立集采平臺，通過產品評估、資質審定、價格談判等系列流程后，將供應商產品進入“供應商庫”中，污水處理廠定期（通常是每年）向集團申報碳源藥劑類型和數量的需求，通過集采平臺公開招標采購。也就是說，進入“供應商庫”是生物質碳源藥劑應用到污水處理廠的先決條件。然而生物質碳源藥劑作為一種新型產品，目前沒有行業(yè)級、國家級的產品相關標準指導產品的生產與使用。一部分水務集團出于低碳運營、提質增效等目標，在有新型生物質碳源藥劑產品選型時，會協同采購部門、科研部門、運營部門等對新型產品進行實驗、中試等考察，通過后將之納入到集采名錄中，但其過程繁瑣，缺乏相關標準規(guī)范支撐，出于責任、風險等考慮，集團各部門難免動力不足。
《質量分級與“領跑者”評價要求 生物質碳源藥劑》標準的發(fā)布可謂直擊痛點，這項標準也是生物質碳源藥劑產品的首項標準規(guī)范類文件。標準的發(fā)布意味著產品形態(tài)的成熟和生產使用方面的規(guī)范——這些都已凝練為標準中具體的條款，“成熟”與“規(guī)范”為采購和使用方免去對采用新產品的大多數擔憂，也就是用標準為產品背書。另一方面，與2022年發(fā)布的《污（廢）水處理用碳源》團體標準（該標準適用于所有類型的碳源）相比，這項生物質碳源“專用”標準不僅對基本的理化指標要求、安全性要求設置了準入門檻（基本要求與達標水平），還對生物質碳源藥劑產品的質量分級的指標與水平做出了規(guī)定，如B/C值、COD當量等，而這些指標的水平顯著高于《污（廢）水處理用碳源》團體標準中對一般合格碳源的規(guī)定。也就是說，生物質碳源藥劑產品的采購方和使用方可以通過這項標準，辨別生物質碳源的質量水平，也可以通過這項標準，了解到生物質碳源相對一般化工碳源的優(yōu)勢。
綜上所述，《質量分級與“領跑者”評價要求 生物質碳源藥劑》的發(fā)布填補了生物質碳源產品標準規(guī)范的空白，讓生物質碳源藥劑產品的合格評定與優(yōu)劣鑒別有據可依，減輕了采購方與使用方的采購和使用風險，為生物質碳源進入水務集團的采購平臺和在更多市政污水處理廠投入應用提供了一塊可靠的“敲門磚”。
圖1 生物質碳源藥劑“領跑者”標準專家研討會
03引領行業(yè)：以標準建設彰顯技術實力
金山新材料作為生物質碳源藥劑領域的先行者，不僅洞察了低碳發(fā)展背景下市政污水處理行業(yè)對高質量生物質碳源藥劑的巨大需求，在技術研發(fā)方面將生物質碳源藥劑產品的來源錨定為綠色低碳的自然有機質原料，更提前于行業(yè)將標準建設提升到戰(zhàn)略地位，積極參與并推動生物質碳源藥劑標準規(guī)范的發(fā)布，為整個行業(yè)發(fā)聲。
“京山碳”的主要原料，來自于太湖治理的“頑疾”——藍藻，從藍藻中提取高價值的生物質碳源有效成分，在還太湖水清岸綠的同時，將藍藻“變廢為寶”，為污水處理廠提供優(yōu)質、高性價比、綠色低碳的新型生物質碳源藥劑產品。在“京山碳”的研發(fā)過程中，金山新材料與北京大學聯合成立了“北大-金山環(huán)保新型碳源聯合實驗室”，圍繞藍藻的高效固碳能力和資源化利用展開研究，將“產-學-研-用”深度融合，從世界領先的新型生物質碳源產品的研發(fā)到污水處理行業(yè)高質量轉型升級的助力，再到污水處理“碳達峰-碳中和”目標的支撐落地，實現標桿化的環(huán)境企業(yè)科技創(chuàng)新能力提升與環(huán)境科技成果產業(yè)化轉化。
生物質碳源藥劑標準建設的過程也使金山新材料受益良多。標準的研制過程首要就是對產品研發(fā)、生產、使用全生命周期的深入回顧與研究，“領跑者”標準還要額外增加對市場上化工碳源與生物質碳源質量水平的調研。標準建設的成果不僅為行業(yè)制定了產品質量分級的標尺，也為金山新材料嚴格把控產品質量提供了依據，為其成為真正的行業(yè)“領跑者”提供了動力。標準研制的過程還包含大量的行業(yè)研討與用戶意見征求，金山新材料在標準研制的一年多的時間里，共舉辦了4次大型專家研討會、評審會，以及若干次標準起草專業(yè)討論會，生物質碳源藥劑產品全生命周期流程的規(guī)范在一次次專業(yè)的交流中，凝結匯集了研發(fā)團隊、用戶實踐、業(yè)內專家的智慧，最終形成了生物質碳源藥劑“領跑者”標準。
圖2 “京山碳”原料來源——藍藻
04總結
回顧《質量分級與“領跑者”評價要求 生物質碳源藥劑》標準的立項、研制與發(fā)布全過程，金山新材料承擔起了行業(yè)先行者的責任，通過標準建設為行業(yè)規(guī)范了生物質碳源藥劑這一新型產品的質量標準，為水務集團集采生物質碳源提供了標準規(guī)范基礎，也為碳源藥劑廠商和供應商提供生物質碳源藥劑產品進階的方向，推動了行業(yè)的技術創(chuàng)新和產業(yè)升級。
未來，圍繞新型生物質碳源藥劑的標準建設工作將繼續(xù)深入，以行業(yè)團體標準推動國家標準的立項、研制與發(fā)布，推動低碳、零碳甚至負碳的新型生物質碳源在城鎮(zhèn)污水處理廠的應用，樹立國際級的綠色碳源產品品牌，將中國產品、中國品牌、中國標準推向世界。
[1] Du, W.-J.; Lu, J.-Y.; Hu, Y.-R.; Xiao, J.; Yang, C.; Wu, J.; Huang, B.; Cui, S.; Wang, Y.; Li, W.-W. Spatiotemporal pattern of greenhouse gas emissions in China’s wastewater sector and pathways towards carbon neutrality. Nature Water 2023, 1, 166−175
[2] 謝琤琤,劉剛.城市污水處理廠碳中和路徑解析[J].環(huán)境工程,2023,41(09):181-186.DOI:10.13205/j.hjgc.202309022
